地震微觀異常及其觀測方法探討

單和秋,衛　珂（.廣東省地震局;　.廣東省地震工程勘測中心,廣州　50000）

地震微觀異常及其觀測方法探討

單和秋1,衛珂2
（1.廣東省地震局;2.廣東省地震工程勘測中心,廣州510000）

摘要：本文著重闡述了幾種常用的地震微觀觀測手段如地形變觀測、地傾斜觀測、電磁波觀測以及地下流體觀測的原理和觀測方法，并以地方地震前兆臺網的觀測手段為實例，介紹了電磁波觀測、地傾斜觀測以及地下水氡氣等觀測流程及對產出數據的基本分析處理方法，圍繞這些觀測手段，最后分析了產生異常的各種可能原因。

關鍵詞：地震;異常;地形變;觀測;微觀;電磁波;地傾斜

1　何為地震的微觀異常

在地震孕育過程中，震源區及其周圍巖石的物理性質可能出現一些變化，利用精密儀器測定不同地區重力、地電和地磁的變化，可以幫助人們預測地震?？偠灾说母泄贌o法覺察，只有用專門的儀器才能測量到的地震異常稱為地震的微觀異常，主要包括地震活動異常、地形變異常、地球物理變化、電磁波異常、地傾斜以及水溫水位變化等。

2　常用地震微觀觀測手段

2.1地形變觀測

地形變觀測是指利用精密儀器觀測地殼微小變化（包括傾斜、水平與垂直位移）來預報地震的具體方法。

目前，利用衛星定位系統GPS、伸縮儀等，人們已能測出小于10-10的形變量和極細微且大范圍的位移量，是監視大地活動的有效手段。

由于地形變測量須遵從地震斷裂位置而制定測量方案，往往需大范圍的野外工作，耗費的人力物力較大，一般地方性的地震部門較少開展此觀測手段，往往各省地震局及國家局層面才開展。如廣東省地震局下設地震勘測中心物探測量部，此部門專門有一小組負責江門、揭陽、廣州等測區的地形變水準測量任務。測期為每兩個月一期，一年六期，數據先由測量技術人員初步處理，再交由分析預報研究部門做綜合分析。

2.2地傾斜觀測

定點地形變觀測資料處理主要提取形變速率、方向及巖石物性數據。形變速率和形變方向的變化可以從形變觀測數據直接取得，而巖石物性則從傾斜固體潮振幅因子及潮汐形態中獲得。

地傾斜觀測受多種因素干擾，資料情況復雜，包含觀測環境(洞室與地形效應、墩基變形、降雨、溫度、氣象)影響，儀器因素及人為干擾(工業、運輸、排灌、人員出入洞室等)影響，觀測臺站多，數據量浩大，資料處理繁重。70年代，主要用手工方法處理，80年代，開始逐步改用計算器、電子計算機計算。1990年后，應用改進實用化攻關軟件，工作效率提高。

地傾斜觀測資料預報分析處理方法主要有5種：（1）形態分析判別法，繪制單分量五日均值圖、日均值圖，必要時再加整點值圖及矢量圖；（2）差分法，傾斜單分量一階差分計算，同時繪制五日均值序列、日均值序列、整點值序列圖；（3）固體潮振幅M 2波γ值計算，用維尼科夫調和分析和卡爾曼濾波遞推相結合的方法進行計算，并繪制圖件；（4）契比雪夫多項式擬合計算及圖件繪制；（5）排除降雨及其記憶影響進行褶積濾波分析及圖件繪制。

2.3電磁波觀測

電磁波觀測是指通過專門的儀器來觀測地磁場擾動變化的情況，也就是觀測電磁幅射，其工作原理是通過內置傳感器，接收震源區內巖石破裂時產生的對外輻射出去的電磁波，然后經過數據采集，最后通過分析軟件來處理觀測資料，形成各種圖形和表格，提供地震預報分析研究使用或是用來確定震源區所在方位角。

目前電磁測項多數使用TDW-26電磁波傳感器。電磁幅度的變化反映了電磁波的能量的變化。TDW-26電磁波傳感器輸出的電磁幅度是其記錄0.05～0.5Hz頻率內的磁場變化量。電磁頻度指電磁波的頻率。TDW-26電磁波傳感器輸出的電磁頻度是指其記錄的0.5～10Hz內的幅度較大變化次數。電磁波臺觀測資料的處理，主要處理日報的電磁波場強、變化持續時間，繪制場強逐日變化圖及變化持續時間逐日變化圖件。根據月報資料在排除干擾基礎上繪制月變化持續時間和月最大場強逐月變化圖件，及電磁波的方位變化等參數圖件。

2.4地下流體觀測

地下流體觀測手段主要是指對地下水溫、水位和氣氡的觀測。該觀測手段分布較為廣泛，幾乎全國各地均有關于地下流體方面的觀測手段，且大都數地方對于該測項所產生的數據處理分析主要使用通用可變時序觀測數據庫及跨平臺應用系統SODE軟件和Excel等軟件工具。水位與水溫的變化受降水量影響較大。另外注意水有明顯的年動態規律性，水位的季節性、周期性變化是其主要特征。資料處理工作主要有3種：（1）根據資料要連續和穩定的要求，對缺數或非自然因素引起的測值突變，分析前要做資料預處理，對少數缺數的斷點，采用插值法補上，對突跳和階躍現象首先分析原因，確認為觀測的偶然事件可將突跳值舍棄，若系階躍，則要調整基線，將階躍前后的觀測值歸算到同一水平；（2）原始數據的日常處理，計算日均值、五日均值、月均值、年均值等各類均值，以及水位的氣壓校正及其均值計算和重力固體潮理論值計算；繪制水位、氣壓、經氣壓訂正后水位、固體潮理論值逐時值圖，水位、氣壓、經氣壓訂正后的水位、降雨量日均值圖，水位日均值、校正氣壓后的水位日均值及其一階差分圖等；（3）干擾因素排除與異常判定處理，通常采用差分法、回歸分析法、濾波法等。

3　結束語

地震分析人員在日常觀測中會時常觀測到一些數據異常的現象或數據產生突跳，這些并不都是地震前兆，通過總結經驗，大部分的數據異常其實是由于儀器設備故障引起。所以發現異常后，要注意與非震干擾因素加以區別。通常是按照地震異常落實制度去做，到現場了解情況，召開小型會商會討論，一定要找出異常產生的真正原因，否則容易造成誤判。

參考文獻：

[1]劉耀煒.強地震短期前兆異常的物理解析[M].地震出版社,2004(10).

作者簡介：單和秋，男,廣東廣州人,本科，高級工程師,主要從事：地震監測工作。